1 EXERCICE EXPERIMENTAL : UNE EXPERIENCE AMUSANTE I

Terminale S / Chimie
A. La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ?
EXERCICE EXPERIMENTAL : UNE EXPERIENCE AMUSANTE
La démonstration de la bouteille bleue est un classique des spectacles de magie… et des expériences de chimie ! Une
bouteille transparente contient un liquide incolore. Le magicien en blouse blanche l'agite,et son contenu prend alors une
couleur bleue violacée intense. En une minute (pendant laquelle le magicien cache la bouteille et détourne l'attention du
public), le liquide redevient incolore, et le magicien peut alors exhiber la bouteille à nouveau incolore. La démonstration
peut être reproduite plusieurs fois avec la même bouteille.
I. LA RECETTE
Dans un flacon de 500 mL , on verse 250 mL de soude de concentration 0,50 mol.L–1, puis 5,0 g de glucose et on agite.
On ajoute quelques mL de solution de bleu de méthylène (0,25g dans 1L d’eau).
Boucher le flacon et attendre. La solution est incolore. Puis agiter alors le flacon, la solution bleuit immédiatement, puis
se décolore peu à peu.
L’expérience peut-être répétée plusieurs fois.
II. LES REACTIFS
1. Solution d’hydroxyde de sodium à 0.50 mol.L–1
La soude ou hydroxyde de sodium est commercialisée sous forme de cristaux dans des flacons portant les informations
suivantes :
Nature des risques
Provoque de graves brûlures
Conseils de prudence
En cas de contact avec la peau et les yeux, laver immédiatement et
abondamment avec de l'eau et consulter un spécialiste (si possible
lui montrer l'étiquette)
En cas d'accident ou de malaise consulter immédiatement un
médecin
Porter des gants appropriés et un appareil de protection des yeux,
du visage.
2. Le glucose
Le glucose est un sucre de formule :
On le notera pour simplifier R-CHO.
C’est un aldohexose.
OH
OH
O
HO
OH
OH
C’est un sucre réducteur, le couple rédox mis en jeu est R-COOH/ R-CHO en milieu acide et R-COO– / R-CHO en milieu
basique.
3. Le bleu de méthylène
Le bleu de méthylène est ce qu'il convient d'appeler un indicateur redox ; en effet, sa forme oxydée et sa forme réduite
n'ont pas la même couleur:
H
N
N
S
+
N
N
N
Espèce oxydante bleu
Noté B+
Professeur Barrandon Eric
[email protected]
S
N
Espèce réduite incolore
Noté BH
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Terminale S / Chimie
A. La transformation d’un système chimique est -elle toujours rapide ?
III. QUESTIONS
1. Préparation de l’expérience
a. Quelles précautions doit-on prendre pour manipuler la soude ?
b. Quelle masse de soude solide doit-on peser pour obtenir 250 mL de solution de soude de concentration 0,50 mol.L–1 ?
c. Décrire l’opération pour obtenir cette solution en précisant la verrerie u tilisée. Comment se nomme cette opération ?
2. Comment expliquer le bleuissement de la solution ?
a. Quand on agite le flacon l’oxydant qui intervient est le dioxygène de l’air. Proposer des expériences permettant de
vérifier cela.
b. La solution est basique. Quelle est l’espèce chimique responsable de cela ?
c. En milieu basique , on a le couple rédox O2 / HO–. Ecrire la demi-équation relative à ce couple.
d. En milieu basique , on a le couple rédox B+ / BH. Ecrire la demi-équation relative à ce couple.
e. Ecrire l’équation d’oxydation par le dioxygène du bleu de méthylène réduit ?
f. Cette réaction est-elle rapide ou lente ?
3. Comment expliquer la décoloration de la solution ?
a. Quels groupes caractéristiques possède la molécule du glucose ?
b. Pourquoi ne se forme-t-il pas l’acide gluconique ?
c. En milieu basique , on a le couple rédox R-COO– / R-CHO (R-COO– est l’ion gluconate) . Ecrire la demi-équation
relative à ce couple.
d. Ecrire l’équation de la réduction par le glucose du bleu de méthylène oxy dé ?
e. Cette réaction est-elle rapide ou lente ?
4. L’expérience peut-elle être poursuivie indéfiniment ?
a. En combinant les équations des réactions écrites en 2.e. et 3.d.. Montrer que le bleu de méthylène n’est pas consommé
et que les réactifs sont le dioxygène, le glucose et les ions hydroxyde.
b. Le volume d’air présent dans le flacon est de 250 mL. L’air contient 1/5 de dioxygène, le volume molaire d’un gaz
dans les conditions de l’expérience est de 24 L.mol –1. Calculer la quantité de matière initiale de dioxygène.
c. Calculer les quantités de matière initiales de glucose et des ions hydroxyde.
d. Compléter le tableau d’avancement ci -dessous. Préciser le réactif limitant.
e. Si par malheur on introduit une trop grande quantité de bleu de méthylène, l’expérience sera -t-elle toujours si
étonnante ?
Equation de la réaction
Etat du système
avancement
Etat initial
Etat intermédiaire
Etat final
n(O2)
n(R-CHO)
n(HO–)
n(R-COO–)
n(H2O)
f. Comment modifier le protocole pour avoir une expérience plus spectaculaire soit plus rapide ?
Données : M(C6H12O6) = 180 g.mol–1 ; M(NaOH) = 40 g.mol–1.
Professeur Barrandon Eric
[email protected]
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